15. Kolloquium Bauen in Boden und Fels - Februar 2026 135 Gründungssanierung der ältesten genutzten Kirche von Frankfurt am Main Prof. Dr.-Ing. Wolfgang Krajewski ö.b.u.v. Sachverständiger sowie Prüfsachverständiger für Geotechnik Darmstadt/ Rossdorf Hochschule Darmstadt (University of Applied Sciences) Zusammenfassung Das Projekt ist durch außergewöhnliche Randbedingungen geprägt. In etwa den Jahren 2000 bis 2010 war die denkmalgeschützte Kirche innen und außen saniert worden, ohne dass jedoch die Ursache für die vorhandenen erheblichen Risseschäden und Bauwerksschiefstellungen bis 1: 50 untersucht oder gar beseitigt wurden. Erst anschließend wurden geotechnische Untersuchungen veranlasst. Aufgrund weiterer Widerstände konnten diese erst nach ca. 10-Jahren zum Abschluss gebracht werden. Es stellte sich heraus, dass bei der Kirchenerweiterung im 15.-Jahrhundert eine Fehlgründung der nördlichen Außenwand in Weichböden/ Friedhofserde vorgenommen worden ist. Um weitere Schäden und insbesondere einen Kollaps des Bauwerks zu vermeiden, wurde die Gründung mit dem Düsenstrahlverfahren ertüchtigt. Die zulässigen Verformungen des Bauwerks infolge dieser Maßnahme wurden auf ±-2-mm begrenzt. Die Ertüchtigung der Kirchengründung war erfolgreich und dürfte die Standsicherheit des Kirchengebäudes für weitere Jahrhunderte sicherstellen. 1. Einführung Die Kirche St. Leonhardt ist die älteste noch genutzte Kirche von Frankfurt/ Main. Sie ist eines der bedeutendsten Kulturdenkmale der Stadt. Im Jahr 1219 schenkte Kaiser Friedrich II aus seinem Besitz das Grundstück an der Buchgasse den Frankfurtern Bürgern, damit dort eine Kirche gebaut werden konnte. Inzwischen ist die Kirche über 800-Jahre alt. Die Kirche hatte bis weit über das Mittelalter hinaus eine wichtige Funktion als Zwischenstation und Pilgerkirche auf zwei bedeutenden Wallfahrtspfaden. Der eine war der besonders zur Zeit der Kreuzzüge und der Errichtung der Kirche wichtige Weg nach Jerusalem, der andere der historische Jakobsweg, ein Pilgerpfad, der über die Grabeskirche des Kirchenpatrones im französischen Saint-Léonard-de-Noblat nach Santiago de Compostela führt. Sichtbares Zeichen dieser Funktion ist das Tympanon des romanischen Pilgertores aus dem Jahr 1220. Abb.-1: St. Leonardskirche, Blick vom Main (Quelle: Mylius SA 3.0) Abb.-2: Chor der Kirche (eigene Aufnahme) In den vergangenen 25- Jahren wurde die Kirche zunächst außen und anschließend innen saniert. Das Augenmerk dieser Arbeiten lag in den Bereichen Architektur, Archäologie und Denkmalschutz. Es wurde dabei zunächst nicht erkannt, dass die Ursache für wesentliche Bauwerksschäden im Gründungsbereich liegen. Erst nachdem im Zuge der Innensanierung weitere Risseschäden auftraten, erfolgte eine geotechnische Untersu- 136 15. Kolloquium Bauen in Boden und Fels - Februar 2026 Gründungssanierung der ältesten genutzten Kirche von Frankfurt am Main chung. Diese zeigte, dass der nördliche Teil der Kirche auf Weichböden abgesetzt wurde und nicht standsicher ist. Es erfolgte darauf hin eine Gründungssanierung mit dem Düsenstrahlverfahren. 2. Bauwerk und Historie Die Kirche St.- Leonhardt steht in der Innenstadt von Frankfurt am Main im ehemaligen Viertel der Buchhändler (Abb.-1). Der romanische Gründungsbau wurde als dreischiffige Basilika mit rechteckigem Chor und zwei Türmen gestaltet. In der ersten Hälfte des 15.-Jahrhunderts wurde der Chor durch einen längeren dreiseitig geschlossenen Chor ersetzt, der in seiner Bausubstanz bis heute nahezu unverändert erhalten ist (Abb.-2). Um 1500 wurde das Langhaus grundlegend umgebaut. Es wurden zwei Seitenschiffe ergänzt. Der um 1520 vorhandene Bestand ist größtenteils erhalten und bestimmt den Gesamteindruck bis heute. Die Abb.-3 zeigt einen Grundriss der heutigen Kirche. Architektonisch herausragend sind die filigranen Gewölbekonstruktionen und insbesondere das „luftige“ Hängegewölbe im nördlichen Anbau der Salvatorkapelle (Abb.-4). Im Jahr 1807 wurde die Kirche umfassend renoviert. Da die Kirche im Überflutungsgebiet des Mains liegt und es in der Vergangenheit immer wieder zur Überflutung der Kirche kam, wurde der Fußboden bei dieser Gelegenheit um ca. 0,9-m angehoben. Im Zuge der seit etwa 2010 laufenden aktuellen Innensanierung wurden archäologische Grabungen durchgeführt. Das ursprüngliche tiefere Fußbodenniveau der Kirche wurde wieder hergestellt, was Maßnahmen zum Hochwasserschutz erforderte. Ferner wurden haustechnische Anlagen eingebaut. Die Bauwerkspfeiler wurden teilweise bis unter das Gründungsniveau freigelegt (Abb.-5). Untersuchungen zur verbleibenden Standsicherheit und zu den resultierenden Setzungen wurden nicht durchgeführt. In der Folge entwickelten sich zu den bereits historisch aufgetretenen Rissen weitere Schäden. Das Bauwerk wurde darauf hin vermessen. Der Großteil der Kirche war unauffällig. Für den nördlichen Teil der Kirche, der in der Abb.-3 farblich markiert ist, wurden jedoch hohe Formänderungen festgestellt. Der Fußboden der Empore hatte sich auf der Nordseite ungleichmäßig um bis zu 15-cm abgesenkt. Die Fassade war auf ca. 10-m Höhe um bis zu 18-cm aus dem Lot verkippt, was einer Schiefstellung von etwa 1: 50 entspricht (Abb.-6). Ursache war offensichtlich eine Absenkung und Verkippung der nördlichen Kirchenfundamente. 3. Baugrund und Gründung Der großräumige Baugrundauf bau ist aus zahlreichen Baumaßnahmen im Umfeld der Frankfurter Innenstadt detailliert aufgeschlossen. Danach stehen oberflächennah jungzeitliche künstliche Auffüllungen mit einer Schichtmächtigkeit von mehreren Metern an. Darunter folgen quartäre Bodenbildungen des Mains und seiner Nebengewässer, die i.-A. bis in Tiefen zwischen 6-m und 8-m reichen. Es handelt sich um sogenannte Hochflutlehme über Sanden und Kiesen. Unter den quartären Deckschichten folgen Tone, Schluffe und Sande der tertiären Wechselfolge der Hydrobienschichten (Frankfurter Ton) in welche nicht horizontbeständig Kalk- und Dolomitsteinbänke eingeschaltet sind. Ab einem Niveau von ca. 30- m unter Gelände werden die Hydrobienschichten i.-A. von den felsartigen Inflaten- und Cerithienschichten (Frankfurter Kalke) unterlagert. Abb.-3: Grundriss der Kirche Abb.-4: Hängegewölbe der Salvatorkapelle (Quelle: BfB Karlsruhe) 15. Kolloquium Bauen in Boden und Fels - Februar 2026 137 Gründungssanierung der ältesten genutzten Kirche von Frankfurt am Main Abb.-5: Im Zuge der Innensanierung frei gelegte Pfeilerfundamente Abb.-6: Formänderungen Nordfassade Zur Gründungstiefe lagen zu Beginn der Arbeiten lediglich einzelne Informationen vor. Diese ließen vermuten, dass der verkippte nördliche Anbau der Kirche in Friedhofserde und weichplastischen Hochflutlehmen abgesetzt ist. Auch für die Hauptkirche war zunächst aufgrund der vorliegenden spärlichen Aufschlüsse davon auszugehen, dass deren Tragpfeiler nicht in standfestem Baugrund gegründet sind. In dieser Phase war zunächst angedacht, die Kirchenfundamente mit Kleinbohrpfählen zu unterfangen, wobei in die Kopfplatte hydraulische Pressen integriert werden sollten mit welchen etwaige ungleichmäßige Setzungen ausgeglichen werden konnten (Abb.-7). Abb.-7: Sanierungsvariante Unterfangung mit Kleinbohrpfählen und hydraulischen Pressen. Da absehbar wurde, dass zur Sanierung erhebliche Kosten und große Eingriffe in die Bausubstanz erforderlich werden, führte dies zu einem Umdenken bei den Beteiligten. Endlich wurden die Baugrund- und Gründungsverhältnisse systematisch untersucht. Es wurden Bohrungen, Sondierungen und eine archäologisch betreute Grabung vorgenommen. Diese Aufschlüsse zeigten, dass die Hauptkirche, entgegen der ursprünglichen Annahme auf den gut tragfähigen quartären Sanden und Kiesen gegründet ist. Für die nördliche Außenwand wurden allerdings problematische Gründungsverhältnisse erkundet. Zwischen der Hauptkirche und der nördlichen Außenwand stehen bis unter das Gründungsniveau der Außenwand locker gelagerte bis weichplastische Böden in Form von Friedhofserde an. In diesen Böden wurden mehrere Skelette vorgefunden, die für die weiteren Arbeiten umgebettet wurden (siehe Abb.-8). 138 15. Kolloquium Bauen in Boden und Fels - Februar 2026 Gründungssanierung der ältesten genutzten Kirche von Frankfurt am Main Abb.-8: Gründungsboden mit Skelettfunden. Die Gründungssituation ist aus der Baugeschichte der Kirche zu verstehen. Ursprünglich bestand im Norden der Kirche lediglich eine leichte Vorhalle (möglicher Weise ein Holzbau als Wetterschutz für Pilger). Diese Halle wurde in der romanischen Periode mit einer niedrigen Mauer abgeschlossen, die in den anstehenden Weichböden abgesetzt wurde (siehe Abb.-9). Im 16.-Jahrhundert wurde die Kirche im Norden um die in der Abb.-7 sichtbaren Gewölbekonstruktionen mit zwei neuen Stockwerken erhöht. Hierzu wurde die romanische Mauer um Pfeiler ergänzt, die allerdings ebenfalls in den Weichböden abgesetzt wurden. Das Rammprofil in der Abb.-10 verdeutlicht die ungünstigen Trageigenschaften des Baugrundes. Bereits in der Bauzeit verkippte dementsprechend die Konstruktion. Der Baumeister wurde gerügt und entlassen. Zur Sicherung der nördlichen Außenwand wurden Stützpfeiler errichtet, die vermutlich aufgrund des anstehenden Grundwassers jedoch ebenfalls nicht bis zum tragfähigen Boden geführt wurden (vgl. Abb.-9). Diese Gründungssituation war bis zu den aktuellen Sanierungsarbeiten gegeben. Sie führte zu den beschriebenen Verkippungen der Außenwand. Abb.-9: Gründungssituation nördliche Außenwand. Abb.-10: Rammprofil (DPH) im Gründungsboden 4. Risikobewertung Die Untersuchung der Gründungssituation zeigt, dass die Verkippungen der nördlichen Außenwand auf eine unsachgemäße Gründung des Baus zurückzuführen ist. Die Situation ist seit ca. 500-Jahren gegeben, ohne dass es zu einem globalen Tragwerksversagen infolge der Fundamentbewegungen gekommen wäre. Allerdings führen die Verformungen und daraus resultierenden Tragwerksbeanspruchungen auch im Bereich der Hauptkirche zu neuen Rissbildungen (Vgl. Abb.-11). Diese neuen Schä- 15. Kolloquium Bauen in Boden und Fels - Februar 2026 139 Gründungssanierung der ältesten genutzten Kirche von Frankfurt am Main den traten nicht kontinuierlich im Laufe der Zeit, sondern in erster Linie nach Hochwasserereignissen mehr oder weniger sprungartig auf. In diesem Zusammenhang war zu beachten, dass sich die Kirche im Hochwasserüberschwemmungsgebiet des Mains befindet (Abb.-12). Die Auswirkungen auf die Standsicherheit wurden vom Tragwerksplaner mit einem räumlichen Rechenmodell untersucht. Die Wände und Pfeiler wurden mit Scheibenelementen, die Gewölbe über dem Erd- und dem Obergeschoss als Stäbe in den Rippenachsen modelliert (siehe Abb.-13). Die Auswertung der Ergebnisse des Rechenmodells ergab, dass das Mauerwerk der südlichen Innenpfeiler und der nördlichen Außenwand mit ihren nachträglich vorgestellten Streben sowie der Gewölbe des Erd- und Obergeschosses ausreichend tragfähig sind, um die Belastungen aus Eigengewicht und Verkehrslasten aufzunehmen. Die Innenpfeiler zwischen dem Hallenraum und nördlichen Außenschiff erhalten jedoch von Süden her aus den nördlichen Gewölben des Hallenraums vertikale und horizontale Lasten, die eine unverträgliche Exzentrizität der Innenpfeiler bewirken. Abb.-11: Neuere Rissbildungen im Inneren der Kirche Abb.-12: St. Leonardskirche bei Mainhochwasser (Quelle: Stadt Frankfurt, ABI) Die Notwendigkeit einer Sanierung wurde intensiv über mehrere Jahre diskutiert. Wesentlich für die Bewertung war die Tatsache, dass es sich bei der Kirche um eine Versammlungsstätte handelt, die nach Bauordnungsrecht zu bewerten ist. Als besonders kritisch wurde in diesem Zusammenhang bewertet, dass sich der Grenzzustand der Gebrauchstauglichkeit gemäß Eurocode-7, Abschnitt-6 für den Fall des Tragwerksversagens infolge Fundamentbewegung nicht führen ließ und insbesondere nach Hochwasserereignissen ein schlagartiges Versagen der Konstruktion mit entsprechender Gefährdung der Kirchenbesucher nicht ausgeschlossen werden konnte. In Abwägung der Risiken für die Öffentlichkeit wurde daraufhin trotz Widerstand durch den Denkmalschutz und Finanzcontrolling entschieden, die Gründung der Kirche zu ertüchtigen. Hierzu wurden unterschiedliche Sanierungsvarianten entwickelt und hinsichtlich Ausführungsrisiken, Kosten sowie Aspekten des Denkmalschutzes bewertet. Im Ergebnis wurde entschieden, im Bereich der unzureichend gegründeten Bauwerksteile mit dem Düsenstrahlverfahren eine Bodenverbesserung auszuführen und den Kirchenanbau entsprechend nachzugründen. Abb.-13: Statisches Tragmodell der Kirche, Nordteil (Quelle: BfB Karlsruhe) 5. Bodenverbesserung mit dem Düsenstrahlverfahren (DSV) Das betroffene Mauerwerk ist, wie erläutert, in mehreren Bauphasen zusammengefügt worden. Ein kraftschlüssiger Verbund war in größeren Abschnitten nicht gegeben (Abb.-15). Da mit der Bodenverbesserung und den einhergehenden (kleinen) Verformungen Lastumlagerungen im Tragwerk möglich waren, konnten schädliche weitere Auflockerungen des Mauerwerksverbundes nicht ausgeschlossen werden. Aus diesem Grund wurde das betroffene Mauerwerk zunächst vernadelt und verdolt. Hierzu wurden u.-a. Injektionsmaueranker gesetzt. 140 15. Kolloquium Bauen in Boden und Fels - Februar 2026 Gründungssanierung der ältesten genutzten Kirche von Frankfurt am Main Abb.-14: Reihenfolge der Herstellung der DSV- Säulen Die anschließenden Arbeiten zur Verbesserung des Gründungsbodens erfolgten gemäß DIN EN 12716 (Düsenstrahlverfahren). Zu Beginn der Sicherungsarbeiten wurden zwei Probesäulen mit unterschiedlichen Düsparametern ausgeführt. Angestrebt wurden DSV- Säulen mit einem Durchmesser von 1,0-m bzw. 1,4-m. Der erreichte Durchmesser wurde mit akustischen Tastmessungen geprüft und mit den gewählten Ausführungsparametern bestätigt. Abb.-15 Aufgelockertes Mauerwerk Für die anschließende Ausführung der DSV- Säulen unter dem Bestandsbauwerk wurden der auszuführende Säulendurchmesser sowie die Reihenfolge der Säulenherstellung sorgfältig zwischen der ausführenden Firma und den Planern abgestimmt. Im Grundsatz wurde festgelegt, dass der Flächenanteil der noch nicht erhärteten „Frischsäule“ i.-A. <-15-%, maximal 20-% der jeweiligen Fundamentfläche betragen durfte. Eine Nachbarsäule durfte erst nach Ansteifen der zunächst ausgeführten Säule hergestellt werden. Die erforderliche Wartebzw. Erhärtungszeit wurde zu mindestens 24-h festgelegt. Um das Setzungsrisiko zu minimieren wurden an kritischen Stellen lediglich kleine Säulen mit einem planmäßigen Durchmesser von ca. 1,0-m ausgeführt. Außerhalb setzungskritischer Zonen betrug der planmäßige Durchmesser der DSV- Säulen 1,4-m. Die ausgeführte Reihenfolge der Ausführung ist im Plan der Abb.- 14 angegeben. Um Schäden am denkmalgeschützten Bauwerk infolge der DSV- Maßnahme zu vermeiden, waren die zulässigen Vertikalverschiebungen auf ±-2-mm begrenzt worden. Die tatsächlichen Verformungen wurden mit einer elektronischen Schlauchwaage gemessen (vgl. Abb.-16). Im Zusammenhang mit dem Messprogramm wurde ein Alarm- und Handlungsplan aufgestellt. Die Verformungsvorgaben wurden jedoch stets eingehalten, so dass sich kein Handlungsbedarf ergab. Abb.-16: Elektronische Schlauchwaage zur Überwachung der Bauwerkssetzungen 15. Kolloquium Bauen in Boden und Fels - Februar 2026 141 Gründungssanierung der ältesten genutzten Kirche von Frankfurt am Main Abb.-17: Arbeitssituation im Inneren der Kirche Das Kirchenbauwerk musste während der Bauarbeiten gegen Beschädigung und Verschmutzung geschützt werden. Hierzu wurden das Arbeitsfeld im Kircheninneren eingehaust und die Außenwände mit Folien abgehängt, wodurch sich erschwerte Arbeitsbedingungen ergaben (Abb.-17). 6. Schlussbemerkung Die Sicherung der historischen Kirche mit einer Bodenverbesserung nach dem DSV-Verfahren ist sowohl technisch als auch wirtschaftlich planmäßig abgelaufen. Die Bedenken der Denkmalbehörde konnten vollständig ausgeräumt werden. Die Lösung dürfte auch für weitere historische Bauwerke im Rhein-Main-Gebiet mit ähnlichen Fragestellungen beispielgebend sein. Als ausgesprochen schwierig und aus fachlicher Sicht wenig nachvollziehbar war die Tatsache, dass die Ursachenfindung für die Bauwerksschäden und die dafür erforderlichen Baugrunduntersuchungen erst zu einem sehr späten Zeitpunkt und gegen erhebliche Widerstände angegangen wurden.